Помочь парализованным людям самостоятельно двигаться оказалось намного сложнее, чем уверяли телешоу в 1970-е годы. Лишь недавно исследователи впервые сумели применить технологию, которая позволила обойти пораженный спинной мозг больного, страдающего квадриплегией (паралич четырех конечностей). Это помогло ему двигать рукой за счет силы мысли и даже есть без посторонней помощи. Достигнутый прорыв может привести к «созданию нового поколения нейротехнологий, которые, как все мы надеемся, когда-нибудь вернут людям, страдающим параличом, мобильность и независимость», — сказал руководитель исследования Ли Хочерг.
Исследование проводилось учеными университета Кейс Вестерн Резерв и Центра функциональной электростимуляции в Кливленде. «Для человека, который получил травму восемь лет назад и не мог двигаться, появление мобильности, пусть и совсем небольшой – это просто потрясающе, – сказал 56-летний пациент Билл Кочевар, который был обездвижен от плеч после тяжелой аварии. – Это даже лучше, чем я мог вообразить».
Огромная работа привела к небольшой, но важной победе. Ученые уже в течение нескольких десятилетий разрабатывают интракортикальный нейро-компьютерный интерфейс. Сначала пациенты могли использовать эту технологию только для управления изображениями на экране, но в конечном итоге исследователи и врачи добились того, что они стали двигать роботизированными руками, а одна пациентка даже научилась самостоятельно пить кофе.
Другая часть новой технологии – «функциональная электростимуляция», система, которая способна стимулировать нервы в конечностях, заставляя двигаться руки, ноги или пальцы человека. Ранее подобные технологии уже использовались, чтобы помочь парализованным пациентам двигать конечностями, однако до сих пор они могли активировать эту функцию при помощи пожимания плечами или кивания головой, но не за счет сигналов мозга.
Успех американских ученых был достигнут за счет удачного комбинирования двух технологий. Чтобы добиться как можно более точной работы нейро-компьютерного интерфейса, они поместили Кочевара в установку для магнитно-резонансной томографии и заставили его представлять себе движение различных частей его тела, отслеживая при этом, какие участки мозга активизировались. «Такой вид структурной визуализации – единственный способ получить точный атлас», — сказал научный сотрудник Болу Аджибойе.
Ученые использовали полученные данные для имплантации электродов в определенных точках мозга Кочевара и подсоединили их к специальному компьютерному интерфейсу, который способен расшифровывать команды. Для тренировки он сначала перемещал виртуальную руку на экране компьютера, используя те же мысли, которые приводили в движение его настоящую руку. «Все прошло очень быстро, — сказал он. – Я научился делать это сразу, а дальше все пошло лучше и лучше».
В то же время, специалисты Кливлендского центра функциональной электростимуляции использовали дистанционно управляемый 36-электродный массив, чтобы усилить атрофированные мышцы рук Кочевара. Когда нейро-компьютерный интерфейс, наконец, «наладил контакт» со стимулирующими электродами, пациент почти сразу смог есть, пить и чесать нос правой рукой. «Это почти то же самое, что было раньше, до болезни, только с небольшой задержкой», сказал он.
Хотя система работает хорошо, она все еще слишком громоздка для практического применения. Следующим шагом должна стать миниатюризация оборудования, чтобы появилась возможность его имплантации в тело пациента, а также, возможно, адаптация этой технологии для ног.